【科学的逻辑】
随着计算机硬件沿着摩尔定律的轨迹不断发展，集成电路中的晶体管尺寸也越来越小。当晶体管缩小到量子效应不能忽略的程度时，传统的经典计算机也就迎来了它的瓶颈，难以进一步通过提高芯片集成度提升硬件的性能。而费曼曾经指出，既然某些传统问题会伴随着系统尺度的增大计算量呈指数增长，为什么不用量子系统本身对体系进行模拟呢？这样，基于量子规律的量子计算机也就名正言顺的走上历史舞台。
量子计算在某些特殊问题中，一般会拥有指数级别的加速能力，可以将一些传统方法中需要指数时间的问题降低为多项式时间，从而降低问题的复杂度，显现出量子计算的潜力。
构成量子计算机的主要构件被称为量子逻辑门，类似于经典逻辑门，它可以对输入的信息进行相应的运算，从而输出相应的结果。所不同的是，经典计算机的输入输出信号是经典的比特，也就是0和1，而量子计算机的输入与输出则是量子比特，它可以是0和1这两种状态的叠加态。因此量子计算机是对量子态进行运算的机器。
经典计算机的核心部分一般是用通用逻辑门，比如与非门构造而成的，其运行过程可以理解为一台通用图灵机。而量子计算机的通用逻辑门可以是控制非门加上任意的单比特门。每一个量子逻辑门对应的是对某个量子态的一种可逆操作，由于可以用酉矩阵来表述对量子态的演化过程，因此量子逻辑门可以通过酉矩阵表达。如果一个矩阵的共轭转置矩阵是它的逆矩阵，那么它就是一个酉矩阵。
量子计算一般是通过一种与图灵机等价的量子线路完成的，理论上，量子线路可以实现图灵机能够实现的所有运算。一个量子计算机可以同时对多少量子比特进行运算，就有多少条量子线路，而量子线路上的每一个节点都可以通过编程编辑相应的量子逻辑门，这些具体的编程规则构成了相应的量子算法。
通过一系列的量子门对初始量子态进行可逆运算，会得到我们通过编程希望得到的最终量子态，对最终的量子态进行测量，就可以获得量子态中包含的信息。值得一提的是，测量过程也是波函数的坍缩过程，我们只能得到量子态的振幅对应的信息，而无法获得相位信息。
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